《ACS Nano》客戶論文發表 | 靶向PET跟蹤的仿生共遞送協同放大鐵死亡和細胞焦亡誘導肺癌消退和抗PD-L1免疫治療效果

文獻信息
北京大學腫瘤醫院暨北京市腫瘤防治研究所，核醫學科，國家藥監局放射性藥物研究與評價重點實驗室，惡性腫瘤發病機制及轉化研究教育部重點實驗室的研究成果Targeted Positron Emission TomographyTracked Biomimetic Codelivery Synergistically Amplifies Ferroptosis and Pyroptosis forInducing Lung Cancer Regression and AntiPD-L1 Immunotherapy Efficacy（靶向正電子發射斷層掃描跟蹤的仿生共遞送協同放大鐵死亡和細胞焦亡誘導肺癌消退和抗PD-L1免疫治療效果）在學術期刊《ACS Nano》上（IF=15.8）發表。平生公司的小動物PET/CT（型號：Super Nova）產品在論文中提供了重要的腫瘤小鼠PET/CT圖像和定量分析。

該研究的通訊作者為北腫李囡主任醫師、朱華研究員及中山醫院湯步富大夫。第一作者為朱錦玉同學。

朱錦玉，周文媛，姚遠，周欣，馬曉琨，張寶慧，楊志，湯步富，朱華，李囡

文獻背景
順鉑（CDDP）的化療耐藥性和全身毒性嚴重限制了其在治療非小細胞肺癌（NSCLC）中的應用。在本文中，構建了I-124標記的癌癥細胞膜仿生納米囊泡，其負載了多菲林VI（PPVI）和CDDP（稱為¹²⁴I?P/C@CMLvs），以增強CDDP的敏感性和功效。¹²⁴I-P/C@CMLvs的放射化學純度（RCP）達到99%以上，并在體外保持了可靠的穩定性。I-¹²⁴的微正電子發射斷層掃描（Micro-PET）成像定量顯示了¹²⁴I-P/C@CMLvs在體內的分布和特異性同源腫瘤靶向能力，具有卓越的診斷性能，有利于動態監測對NSCLC的療效。負載PPVI顯著增強了非小細胞肺癌對CDDP治療的敏感性，并在體外和體內發揮了協同抗腫瘤作用，這是通過PPVI促進p53去泛素化和刺激活性氧（ROS）的產生，引發GPX4信號介導的鐵下垂擴增與NLRP3/GSDMD/SCaspase-1軸介導的焦亡之間的相互作用來實現的。¹²⁴I?P/C@CMLvs也顯著刺激了腫瘤組織中包括樹突狀細胞、CD8+T細胞和CD4+T細胞在內的免疫細胞的浸潤（P<0.05）。¹²⁴I-P/C@CMLvs和抗PD-L1治療的聯合進一步協同促進了NSCLC的消退。總之，¹²⁴I-P/C@CMLvs為提高CDDP敏感性和實現NSCLC診斷、治療和監測一體化的挑戰提供了一種轉型解決方案。

實驗方法
活體Micro PET/CT成像
用0.5%碘化鉀（KI）溶液喂養荷瘤小鼠3天，以防止游離I-124在甲狀腺中的積聚影響成像結果。然后通過尾靜脈給荷瘤小鼠注射4.81 MBq的¹²⁴I-P/C@CMLvs。在異氟烷麻醉下，分別在2、6、24、48、72、96和120小時進行Micro-PET/CT成像，并進行10分鐘的靜態掃描。使用Avatar 3.0軟件重建成像結果，描繪ROI和感興趣體積（VOI），并量化SUV。使用以下公式3計算VOI中每個腫瘤的放射性攝取量為SUVmax：

 

使用微型PET/CT（平生醫療科技有限公司）對小鼠進行微型PET/CT成像研究。

實驗結果
¹²⁴I-P/C@CMLvs發揮體內精確成像和靶向抗癌治療優勢
由于P/C@CMLvs的體外抗癌作用和相應機制得到了闡明，作者進一步轉向驗證其在體內的診斷和治療價值。作者使用LLC衍生的CMs制備了相應的載藥CMLvs，并用I-124對其進行了放射性標記。在通過尾靜脈注射4.81 MBq的 ¹²⁴I-P/C@Lvs或 ¹²⁴I-P/C@CMLvs后，LLC荷瘤小鼠在不同時間點（2、6、24、48、72、96和120小時）接受了微PET/CT成像（圖6A）。根據感興趣區域（ROI）的描繪和量化以及最大標準化攝取值（SUVmax）的計算，確定每個區域對示蹤劑的攝取。結果表明， ¹²⁴I-P/C@Lvs和 ¹²⁴I-P/C/CMLvs在早期主要積聚在心臟和肝臟中，肌肉對它們的攝取較低（圖6B，C）。 ¹²⁴I?P/C@CMLvs在腫瘤中逐漸積累，并在注射后24小時顯示最高攝取，SUVmax值為1.92±0.14（圖6D）。值得注意的是，隨著時間的推移，由于代謝和清晰度，每個區域的SUVmax逐漸降低，而腫瘤清除率遠低于其他器官，注射后72小時，SUVmax仍保持1.20±0.05，顯示更好的保留效果。相比之下，腫瘤區域 ¹²⁴I-P/C@Lvs的SUVmax在早期（注射后6小時）略有增加后逐漸降低，在所有時間點均顯著低于 ¹²⁴I-P/C/CMLvs。上述結果表明，與 ¹²⁴I-P/C@Lvs相比，在CMs融合下， ¹²⁴I-P/C/@CMLvs的腫瘤特異性靶向和積累能力得到了有效增強，而 ¹²⁴I-P/C@Lvs在腫瘤中的早期攝取可能是由于增強的滲透和保留（EPR）效應。腫瘤與肌肉比率（TMR）用于表征PET成像中的腫瘤信噪比，并評估示蹤劑的腫瘤診斷效率指數。如圖6E所示，LLC腫瘤中 ¹²⁴I-P/C@CMLvs的TMR隨時間顯著增加，遠高于 ¹²⁴I-P/C@Lvs，且隨著時間的推移，差異變得更加顯著。直到72小時后， ¹²⁴I-P/C@CMLvs在腫瘤內仍具有高TMR（TMR>30）。

圖6  ¹²⁴I-P/C@CMLvs（A）PET圖像的卓越成像性能和腫瘤診斷效率證實了¹²⁴I-P/C@CMLv在攜帶LLC的小鼠模型中隨時間推移的靶向性能和定位診斷價值。（B，C）不同時間點荷LLC小鼠器官中¹²⁴I-P/C@CMLvs（B）和¹²⁴I-P/C~Lvs（C）的SUVmax。（D）不同時間點腫瘤中¹²⁴I-P/C@Lvs和¹²⁴I-P/C~CMLvs的SUVmax。（E） 在注射后的每個點上，¹²⁴I?P/C@Lvs和¹²⁴I?著P/C@CMLvs的TMR。（F）PET圖像確定了不同時間點攜帶LLC和Hepa1-6腫瘤的¹²⁴I-P/C@CMLvs在小鼠的同源靶向特征和定位診斷價值。

文獻結論
綜上所述，本研究驗證了¹²⁴I-P/C@CMLvs作為非小細胞肺癌核醫學診斷和治療的特異性集成納米平臺，具有優異的體內成像靈敏度、高信噪比、特異性定量腫瘤靶向積累和增強的治療敏感性，有利于非小細胞癌的準確診斷、治療監測和個體化精準醫學。通過促進ROS積累和誘導p53去泛素化與CDDP協同作用，放大GPX4信號介導的鐵下垂和NLRP3/GSDMD/Capase1軸介導的焦亡，負載的PPVI也為CDDP的臨床應用提供了一種有效的潛在致敏途徑，為克服或避免耐藥性提供了光明的前景。此外，¹²⁴I-P/C@CMLvs增強抗腫瘤免疫反應及其與ICIs治療的聯合應用為多克隆抗體的制備提供了可靠的理論依據和思路。

使用設備

                                                 Super Nova^? Micro PET/CT（III 代外觀圖）